Objectif du TP :
L’effet Doppler est aussi bien utilisé dans les radars pour automobiles que pour mesurer la vitesse radiale des planètes (voir la partie Astrophysique et détection d’exoplanètes). L’objectif de ce TP est de mesurer la variation de fréquence en fonction de la vitesse de la source sonore.
Matériel nécessaire :
– deux smartphones : un smartphone dit « émetteur » utilisant une application permettant d’émettre une fréquence donnée (Frequency Generator sous Android ou Physics Toolbox suite) et un autre smartphone dit récepteur-fixe qui enregistrera le spectre de la source sonore (sous iOS AKL Lite ou iAnalyzer ou Sound Analyzer sous Androïd).
– un chronomètre
– un étudiant sportif
Protocole expérimental :
– Un étudiant avec le smartphone « émetteur » se tient à environ 10 m d’un autre étudiant qui tient le smartphone « récepteur ».
– La fréquence émettrice est choisie autour de 10 000 Hz. Quand l’étudiant « émetteur mobile » est immobile, l’étudiant « récepteur » enregistre une fréquence de référence notée f0 qui doit être voisine de 10 000 Hz.
– Un étudiant muni d’un mètre mesure alors la distance entre les 2 étudiants.
– Un étudiant muni d’un chronomètre mesurera le temps mis par l’étudiant « émetteur » pour arriver jusqu’à l’étudiant « récepteur » et donnera le top départ.
– Au top départ, l’étudiant émetteur essaye autant que possible de courir en direction du récepteur avec une vitesse régulière.
– Quand l’étudiant émetteur se rapproche(le plus rapidement possible), l’étudiant récepteur visualise alors le décalage Doppler fréquentiel noté Δf.
– A partir de la distance et du temps mesurés, il vous faudra estimer la vitesse moyenne d’approche de l’émetteur.
– A partir du décalage Doppler enregistré, il faudra estimer une vitesse moyenne d’approche.
– Recommencer cette expérience au moins 3 fois dans les mêmes conditions puis étudier également le cas où l’émetteur s’éloigne du récepteur.
